Чтобы удовлетворить стремительно растущий спрос на электроэнергию, африканским странам, возможно, придется утроить производство энергии к 2030 году. Хотя гидроэнергетика и электростанции, работающие на ископаемом топливе, являются предпочтительными подходами в некоторых кругах, новая оценка Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики (Лаборатория Беркли) обнаружила, что ветер и солнечная энергия могут быть экономически и экологически конкурентоспособными вариантами и могут внести значительный вклад в растущий спрос.
«Ветер и солнечная энергия исторически считались слишком дорогими и изменчивыми во времени, но один из наших ключевых выводов заключается в том, что в Африке имеется множество ветряных и солнечных ресурсов, которые являются одновременно малоэффективными и экономически эффективными», - сказал он. Ранджит Дешмукх, один из ведущих исследователей исследования.«Еще один важный вывод заключается в том, что при стратегическом размещении возобновляемых источников энергии и большем объеме торговли энергией и объединении сетей между странами общая стоимость системы может быть ниже, чем если бы страны разрабатывали свои ресурсы изолированно без стратегического размещения».
Исследование появилось в Интернете на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) в статье под названием «Стратегическое размещение и межсетевые соединения региональных сетей являются ключом к низкоуглеродному будущему в африканских странах». Ведущими авторами являются Дешмукх и Грейс С. Ву, исследователи лаборатории Беркли в области энергетических технологий. Большая часть первоначальных исследований финансировалась Международным агентством по возобновляемым источникам энергии (IRENA), которое базируется в Абу-Даби. Индивидуальные стипендии от Национального научного фонда и Link Foundation для Ву и Дешмукха поддержали расширенный анализ ветровой площадки.
«Африка как регион находится в беспрецедентном энергетическом кризисе, изобилующем дефицитом электроэнергии, отсутствием доступа и высокими затратами», - сказал Ву.«То, как африканские страны и международное сообщество справятся с этим кризисом в ближайшие десятилетия, будет иметь серьезные социальные, экологические и климатические последствия».
Единственная в своем роде платформа и инструмент планирования с открытым исходным кодом
Исследование лаборатории Беркли является первым в своем роде исследованием для Африки, использующим несколько критериев, таких как качество ресурсов, расстояние от линий электропередач и дорог, возможность совместного размещения, доступность водных ресурсов, потенциальное воздействие человека, и многие другие факторы - для характеристики ветровых и солнечных ресурсов. Глядя на Южноафриканский энергетический пул (SAPP) и Восточноафриканский энергетический пул (EAPP), которые вместе включают 21 страну, на которую приходится половина населения континента, было обнаружено, что многие страны обладают ветровым и солнечным потенциалом, в несколько раз превышающим их ожидаемый спрос на электроэнергию. 2030.
Инструмент, который они использовали для проведения этих оценок, Многокритериальный анализ для планирования использования возобновляемых источников энергии (MapRE, на mapre.lbl.gov) был разработан в лаборатории Беркли в сотрудничестве с IRENA и имеет открытый исходный код и общедоступен для исследователей. и политики.
"Обычно разработчики проектов просто выбирают участок с наименьшей приведенной стоимостью и лучшей скоростью ветра, но на самом деле это не самые лучшие участки", - сказал Дешмукх. «Часто вы хотите, чтобы строительство было ближе к инфраструктуре передачи или к городам, чтобы вам не приходилось брать на себя риск, связанный с развитием инфраструктуры передачи на большие расстояния, не говоря уже о передаче электроэнергии на эти расстояния. Трудно количественно оценить эти затраты. Наш инструмент позволяет заинтересованным сторонам использовать все эти критерии при принятии решений и помогает им определить приоритетные области для разработки и предварительного планирования передачи».
Площадка и межсетевые соединения имеют ключевое значение
Исследователи не только обнаружили в Африке обильные ветровые и солнечные ресурсы, но еще одним важным открытием стало то, что системные затраты и воздействие могут быть ниже благодаря надежной торговле энергией и сетевым соединениям между странами. А если ветряные электростанции стратегически расположены так, чтобы справляться с пиковым спросом, затраты могут быть еще ниже.
«Системные затраты могут быть дополнительно снижены, если ветряные электростанции будут расположены там, где время выработки энергии ветра соответствует спросу на электроэнергию, а не в районах, которые максимизируют производство энергии ветра», - сказал Ву. «Эта экономия средств обусловлена отказом от использования природного газа, гидроэлектростанций или угольных генерирующих мощностей».
Например, исследователи обнаружили, что при сильном ветре в энергетическом пуле Южной Африки стратегическое размещение и межсетевые соединения снизят потребность в обычных генерирующих мощностях на 9,5%, что приведет к экономии от 6 до 20 процентов, в зависимости от технологии, которой удалось избежать.
«Вместе международная торговля энергией и стратегическое размещение могут позволить африканским странам использовать «беспроигрышный» ветер и солнечную энергию, которые могут конкурировать с традиционными технологиями генерации, такими как уголь и гидроэнергетика», - сказал Ву. «Беспроигрышные варианты - это недорогие, малоэффективные и с низким риском».
С помощью инструмента MapRE от Berkeley Lab политики смогут самостоятельно проводить предварительную оценку различных сайтов, не полагаясь на техническую информацию от разработчиков.«Эта информация ставит политиков на один уровень с разработчиками проектов», - сказал Дескмух. «Это снижает затраты для всех и позволяет использовать гораздо более устойчивую парадигму планирования».
Помимо Африки, исследователи загрузили данные по Индии и планируют добавить другие страны, скорее всего, в Азии. И они провели пять семинаров в Африке для регулирующих органов, ученых, коммунальных служб и представителей энергетики, чтобы поделиться подходом и выводами. «Они были полны энтузиазма», - сказал Дешмукх. «Мы видим удары по земле».
Количество ветряной и солнечной энергии, которые в настоящее время развернуты в Африке, ничтожно мало, сказал он. Но поскольку мировые цены резко упали за последнее десятилетие или около того, возобновляемая энергия стала конкурентоспособной альтернативой. И хотя гидроэнергетика является важным и привычным ресурсом в Африке, затраты на восхождение и постоянные засухи делают ее менее привлекательной.
«Основываясь исключительно на экономике, сегодня ветер и солнечная энергия привлекательны», - сказал Дешмукх.«Это имеет экономический смысл. Благодаря планированию с учетом множества критериев заинтересованных сторон и определению приоритетов проектов по ветровой и солнечной энергии для региональной торговли электроэнергией политики и финансисты могут повысить свою конкурентоспособность по затратам».